Avainero anisotropian ja isotropian välillä on se, että anisotropia on suunnasta riippuvainen, kun taas isotropia on suunnasta riippumaton.
Sanat isotropia ja anisotropia ovat hyödyllisiä monilla aloilla. Sen mukaan, missä käytämme sitä, merkitys voi olla hieman erilainen. Näiden kahden sanan taustalla oleva peruskäsite on kuitenkin samanlainen ja riippumaton siitä, missä niitä käytetään. Ennen kaikkea käytämme termejä isotropia ja anisotropia usein kuvaamaan makroskooppisten kappaleiden ominaisuuksia. Siellä ne riippuvat makroskooppisen kappaleen mittakaavasta. Esimerkiksi yksi kide voi olla anisotrooppinen, mutta kun monet kiteet ovat yhdessä, ne voivat olla isotrooppisia.
Mikä on anisotropia?
Anisotropia on ominaisuus olla riippuvainen suunnasta. Se on isotropian vastakohta. Siellä materiaalin mitatut ominaisuudet eroavat eri suuntiin anisotropiassa. Lisäksi nämä kiinteistöt kuuluvat kahteen luokkaan; fysikaaliset tai mekaaniset ominaisuudet, kuten johtavuus ja vetolujuus tai absorbanssi. Lisäksi tällä ominaisuudella on hieman erilaiset merkitykset eri aiheissa, joissa käytämme sitä.
Yleensä nesteillä ei ole järjestystä molekyyleissä. Anisotrooppiset nesteet ovat kuitenkin rakenteeltaan nesteitä, toisin kuin muut tavalliset nesteet. Sedimenttiaineilla voi olla sähköinen anisotropia, jossa sähkönjohtavuus vaihtelee suunnasta toiseen. Lisäksi kiveä muodostavat mineraalit ovat anisotrooppisia suhteessa niiden optisiin ominaisuuksiin.
Kuva 01: Kiteet ovat hyviä esimerkkejä anisotrooppisista materiaaleista
Molekyylin ytimien orientaatio vaihtelee käytetyn magneettikentän voimakkuuden mukaan NMR-spektroskopiassa. Tässä tapauksessa anisotrooppiset järjestelmät viittaavat molekyyleihin, joilla on korkea elektronitiheys. Anisotrooppisen vaikutuksen vuoksi (molekyyleissä, joilla on suuri elektronitiheys) molekyyli tuntee käytetyn magneettikentän eri tavalla (useimmiten vähemmän kuin todellinen arvo); siksi kemiallinen siirtymä vaihtelee.
Lisäksi myös fluoresenssispektroskopiassa käytämme fluoresenssipolarisaation anisotrooppista mittausta molekyylirakenteiden määrittämiseen. Lisäksi anisotropia on yleinen käsite lääketieteessä ultraäänikuvauksesta puhuttaessa.
Mikä on isotropia?
Sana "isotropia" liittyy yhtenäisyyteen. Itse sanan merkitys on "yhdenmukaisuus kaikkiin suuntiin.” Kuten johdannossa todetaan, merkitys voi vaihdella hieman aihealueen mukaan. Esimerkiksi kun puhutaan materiaalin tai mineraalin isotropiasta, se tarkoittaa, että sillä on samat ominaisuudet kaikkiin suuntiin.
Kuva 02: Kuvaus nestekidefaasista verrattuna muihin. Järjestäytyneet kiteet ovat isotrooppisia.
Lisäksi teollisissa prosesseissa isotropia tarkoittaa samaa nopeutta kaikissa vaiheissa suunnasta riippumatta. Siellä sanotaan, että kineettistä energiaa omaavat molekyylit liikkuvat satunnaisesti mihin tahansa suuntaan. Siksi tietyssä ajassa monia molekyylejä liikkuu samaan suuntaan. Siksi se osoittaa isotropiaa. Samoin materiaaleilla, joilla on tämä ominaisuus, on samat ominaisuudet kaikkiin suuntiin (esim. Amorfiset kiinteät aineet). Esimerkiksi kun levitämme lämpöä, jos kiinteä aine laajenee samalla tavalla kaikkiin suuntiin, se on isotrooppinen materiaali.
Mitä eroa anisotropialla ja isotropialla on?
Anisotropia on ominaisuus olla riippuvainen suunnasta ja isotropia on ominaisuus olla riippumaton suunnasta. Tämä on tärkein ero anisotropian ja isotropian välillä. Siksi isotrooppinen tarkoittaa, että sillä on sama ominaisuus kaikkiin suuntiin. Jos materiaalin ominaisuudet ovat erilaiset eri suuntiin, nimetään se anisotrooppiseksi.
Toisena tärkeänä erona anisotropian ja isotropian välillä anisotrooppisilla materiaaleilla on useampi kuin yksi taitekerroin, kun taas isotrooppisilla materiaaleilla on yksi taitekerroin (valon nopeuden suhde tyhjössä sen nopeuteen tietyssä väliaineessa on taitekerroin indeksi).
Yhteenveto – Anisotropia vs isotropia
Käytämme termejä isotropia ja anisotropia usein kuvaamaan makroskooppisten kappaleiden ominaisuuksia. Tästä syystä tärkein ero anisotropian ja isotropian välillä on se, että anisotropia on suunnasta riippuvainen, kun taas isotropia on suunnasta riippumaton.
